stringtranslate.com

Триоксид сурьмы

Оксид сурьмы (III) — неорганическое соединение с формулой Sb 2 O 3 . Это самое важное коммерческое соединение сурьмы . В природе он встречается в виде минералов валентинита и сенармонтита. [3] Как и большинство полимерных оксидов , Sb 2 O 3 растворяется в водных растворах с гидролизом . Смешанный оксид мышьяка и сурьмы встречается в природе в виде очень редкого минерала стибиоклодетита. [4] [5]

Производство и свойства

Мировое производство оксида сурьмы (III) в 2012 году составило 130 000 тонн, что выше показателя 112 600 тонн в 2002 году. Китай производит самую большую долю, за ним следуют США/Мексика, Европа, Япония, Южная Африка и другие страны (2%). [6]

По состоянию на 2010 год оксид сурьмы(III) производился на четырех предприятиях в ЕС. Он производится двумя способами: путем повторного испарения сырого оксида сурьмы(III) и путем окисления металлической сурьмы. Окисление металлической сурьмы доминирует в Европе. Несколько процессов производства сырого оксида сурьмы(III) или металлической сурьмы из первичного материала. Выбор процесса зависит от состава руды и других факторов. Типичные этапы включают добычу, дробление и измельчение руды, иногда сопровождаемые пенной флотацией и разделением металла с использованием пирометаллургических процессов (плавка или обжиг) или в некоторых случаях (например, когда руда богата драгоценными металлами) с использованием гидрометаллургических процессов. Эти этапы не происходят в ЕС, а ближе к месту добычи.

Повторное испарение сырого оксида сурьмы (III)

Шаг 1) Сырой стибнит окисляется до сырого оксида сурьмы (III) с использованием печей, работающих при температуре приблизительно от 500 до 1000 ° C. Реакция выглядит следующим образом:

2 Сб 2 С 3 + 9 О 2 → 2 Сб 2 О 3 + 6 СО 2

Шаг 2) Неочищенный оксид сурьмы(III) очищают методом сублимации.

Окисление металлической сурьмы

Металлическая сурьма окисляется до оксида сурьмы(III) в печах. Реакция экзотермическая. Оксид сурьмы(III) образуется путем сублимации и извлекается в рукавных фильтрах. Размер образующихся частиц контролируется условиями процесса в печи и потоком газа. Схематически реакцию можно описать следующим образом:

4 Sb + 3 O2 → 2 Sb 2 O3

Характеристики

Оксид сурьмы(III) является амфотерным оксидом . Он растворяется в водном растворе гидроксида натрия , образуя мета-антимонит NaSbO 2 , который может быть выделен в виде тригидрата. Оксид сурьмы(III) также растворяется в концентрированных минеральных кислотах, образуя соответствующие соли, которые гидролизуются при разбавлении водой. [7] С азотной кислотой триоксид окисляется до оксида сурьмы(V) . [8]

При нагревании с углеродом оксид восстанавливается до металлической сурьмы . С другими восстановителями, такими как борогидрид натрия или алюмогидрид лития , образуется нестабильный и очень токсичный газ стибин . [ 9 ] При нагревании с битартратом калия образуется сложная соль тартрат сурьмы калия , KSb(OH) 2 ·C4H2O6 . [ 8]

Структура

Структура Sb 2 O 3 зависит от температуры образца. Димерный Sb 4 O 6 является высокотемпературным (1560 °C) газом. [10] Молекулы Sb 4 O 6 представляют собой бициклические клетки, похожие на родственный оксид фосфора(III), триоксид фосфора . [11] Структура клетки сохраняется в твердом теле, которое кристаллизуется в кубической форме. Расстояние Sb–O составляет 197,7 пм, а угол O–Sb–O составляет 95,6°. [12] Эта форма существует в природе как минерал сенармонтит . [11] Выше 606 °C более стабильной формой является орторомбическая , состоящая из пар цепей -Sb-O-Sb-O-, которые связаны оксидными мостиками между центрами Sb. Эта форма существует в природе как минерал валентинит . [11]

Использует

Годовое потребление оксида сурьмы (III) в США и Европе составляет приблизительно 10 000 и 25 000 тонн соответственно. Основное применение — как синергист антипиренов в сочетании с галогенированными материалами. Сочетание галогенидов и сурьмы является ключом к огнестойкости полимеров, помогая формировать менее горючие угли. Такие антипирены встречаются в электроприборах, текстиле, коже и покрытиях. [13]

Другие приложения:

Безопасность

Оксид сурьмы (III) имеет предполагаемый канцерогенный потенциал для человека. [13] Его ПДК составляет 0,5 мг/м 3 , как и для большинства соединений сурьмы. [14] До 2021 года не было выявлено никаких других опасностей для здоровья человека для оксида сурьмы (III), и не было выявлено никаких рисков для здоровья человека и окружающей среды от производства и использования триоксида сурьмы в повседневной жизни. Однако 15-й отчет о канцерогенах, опубликованный 21 декабря 2021 года Министерством здравоохранения и социальных служб США , классифицировал оксид сурьмы (III) как канцерогенный. [15]

Ссылки

  1. ^ abcd Запись о триоксиде сурьмы в базе данных веществ GESTIS Института охраны труда и техники безопасности , доступ 23 августа 2017 г.
  2. ^ ab Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. "#0036". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ Гринвуд, НН; и Эрншоу, А. (1997). Химия элементов (2-е изд.), Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 0-7506-3365-4 . 
  4. ^ "Стибиоклодетит".
  5. ^ «Список минералов». 21 марта 2011 г.
  6. ^ Отчет об оценке рисков Европейского союза: ДИАНТИМОНИЙ ТРИОКСИД (проект) (PDF) (Отчет). Швеция. Ноябрь 2008 г. Номер CAS: 1309-64-4; Номер EINECS: 215-175-0. Архивировано из оригинала (PDF) 06.01.2014.
  7. ^ Housecroft, CE; Sharpe, AG (2008). "Глава 15: Элементы группы 15". Неорганическая химия (3-е изд.). Pearson. стр. 481. ISBN 978-0-13-175553-6.
  8. ^ ab Patnaik, P. (2002). Справочник по неорганическим химикатам . McGraw-Hill. стр. 56. ISBN 0-07-049439-8.
  9. ^ Беллама, Дж. М.; Мак-Диармид, АГ (1968). «Синтез гидридов германия, фосфора, мышьяка и сурьмы твердофазной реакцией соответствующего оксида с алюмогидридом лития». Неорганическая химия . 7 (10): 2070–2072. doi :10.1021/ic50068a024.
  10. ^ Виберг, Э.; Холлеман, А.Ф. (2001). Неорганическая химия . Эльзевир. ISBN 0-12-352651-5.
  11. ^ abc Уэллс, А. Ф. (1984). Структурная неорганическая химия . Оксфорд: Clarendon Press. ISBN 0-19-855370-6.
  12. ^ Свенссон, К. (1975). «Уточнение кристаллической структуры кубического оксида сурьмы (III), Sb 2 O 3 ». Acta Crystallographica B . 31 (8): 2016–2018. doi :10.1107/S0567740875006759.
  13. ^ аб Грунд, Южная Каролина; Хануш, К.; Бройниг, HJ; Вольф, Х.У. «Сурьма и соединения сурьмы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a03_055.pub2. ISBN 978-3527306732.
  14. ^ Ньютон, П.Е.; Шредер, Р.Э.; Цвик, Л.; Серекс, Т. (2004). «Исследования токсичности при вдыхании оксида сурьмы (III) (Sb 2 O 3 ) на развитие у крыс». Токсиколог . 78 (1–S): 38.
  15. ^ "15-й отчет о канцерогенах". Национальная токсикологическая программа . Получено 2023-06-15 .

Дальнейшее чтение

Внешние ссылки